ROS通过X连锁KDM6A调控IVF胚胎X染色体失活在子代小鼠肿瘤发生中的作用及机制研究
批准号:
82101798
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
黄樾
依托单位:
学科分类:
辅助生殖
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄樾
中文摘要
体外受精IVF技术增加子代肿瘤发生风险,但机制不清。我们前期研究发现IVF过程中氧化应激诱导胚胎X染色体非整倍体形成,提示可能发生异常的X染色体失活XCI。预实验证实氧化应激导致异常的XCI,继而引起Rpl36a等肿瘤基因表达失调,构成子代肿瘤发生的表观遗传及分子生物学基础。鉴于X连锁KDM6A“组蛋白去甲基酶”及“COMPASS复合物”功能在基因调控中的重要性,氧化应激是否通过KDM6A调控IVF胚胎XCI及肿瘤基因表达,促子代肿瘤发生,值得深入研究。而EGCG“抗氧化”、“抗甲基化”,能否恢复KDM6A表达,预防子代肿瘤?为此,构建KDM6A抑制或过表达体系,从表观遗传学角度探讨氧化应激下KDM6A调控胚胎XCI及肿瘤基因表达在子代肿瘤发生中的作用;胚胎体外培养体系添加EGCG行胚胎移植,明确EGCG是调节KDM6A、预防子代肿瘤的有效措施。为阐明人类IVF子代肿瘤发生机制奠定理论基础
英文摘要
In vitro fertilization (IVF) increased the risk of tumorigenesis in offspring, but the mechanism was unclear. We found that oxidative stress induced the aneuploidy of X chromosome in IVF embryos, suggesting that abnormal X chromosome inactivation (XCI) may occur. Pre-experiments confirmed that oxidative stress leads to abnormal XCI, which in turn causes the expression of Rpl36a and other "cancer genes" (tumor suppressors genes and oncogenes) to be dysregulated, which constitutes the epigenetic and molecular biological basis of tumorigenesis in offspring. In view of the importance of histone demethylase and compass complex function of X-linked KDM6A in gene regulation, whether oxidative stress regulates XCI and the expression of "cancer genes" in IVF embryos through KDM6A and promotes tumorigenesis in offspring is worthy of in-depth study. Furthermore, can EGCG improve KDM6A expression to prevent tumorigenesis in offspring via anti-oxidant and anti-methylation effects. Under oxidative stress, the effects of Kdm6a gene interference on regulation of XCI and cancer gene expression in embryos and then tumorigenesis in offspring will be observed, and the underlying epigenetic mechanisms will be investigated. In addition, we will add EGCG to embryo culture system in vitro and transfer embryos to identify whether EGCG is an effective strategy for preventing offspring tumorigenesis by regulating KDM6A. It will lay a theoretical foundation for elucidating the tumorigenesis mechanism of human IVF offspring.
IVF技术与子代肿瘤发生风险增加有关。我们前期研究表明,IVF过程中氧化应激损伤诱导胚胎X染色体非整倍体(XCA)形成,可能导致子代肿瘤发生,但相关机制尚不清楚。本研究阐明,XCA导致X失活特异转录物Xist过表达,引起X染色体失活(XCI)异常。异常的XCI抑制了X连锁赖氨酸去甲基酶Kdm6a表达,导致抑制性标记物H3K27me3增加、激活性标记物H3K27ac/H3K4me3减少。为了研究子代肿瘤发生的表观遗传机制,我们采用CUT&Tag技术绘制了囊胚H3K27ac/H3K4me3/H3K27me3的全基因组图谱。我们发现,在氧化应激损伤IVF囊胚中,Kdm6a依赖性组蛋白修饰通过调节癌症相关通路,特别是核糖体途径、Hippo和Wnt(Wnt/β-catenin和Wnt/RhoA)通路,导致这些通路功能失调,与白血病的发生密切相关。Kdm6a过表达质粒和抗氧化剂EGCG保持表观遗传稳定,并拮抗ROS对Wnt等癌症相关通路的影响。这些结果表明,IVF过程中氧化应激损伤诱导的Kdm6a缺失通过H3K27me3表观遗传机制,导致致癌的核糖体/Wnt激活和抑癌的Hippo失活,参与子代肿瘤发生。然而,氧化应激损伤IVF囊胚移植后子代肿瘤发生率并没有增加,但其活产率明显下降。进一步分析发现,Kdm6a依赖性组蛋白修饰在调节胚胎干细胞的多能性中起着重要作用。后续实验表明,IVF过程中氧化应激损伤阻碍囊胚激活、植入。Kdm6a质粒拮抗了ROS对IVF囊胚玫瑰花样结构形成及naive/primed基因表达的影响。我们提出,IVF过程中氧化应激损伤通过Kdm6a的H3K27me3去甲基酶表观遗传机制,改变Wnt/β-catenin通路节律性,导致囊胚第二次谱系分离延迟,提供时间进行损伤修复,修复失败的囊胚处于休眠状态,阻止氧化应激损伤严重的囊胚植入,以达到避免肿瘤高风险子代出生的目的。
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